強磁性硫黄ドープC 3 n 4トリガー選択的H 2 O 2生成によって誘発される強化された電子非局在化

2Dメタルフリーの炭素触媒の場合、原子コプラナーアーキテクチャにより、多数のPZ軌道が横方向に重複し、π電子の非局在化を形成し、中心原子の非局在程度が触媒活性を支配します。本明細書では、硫黄ドープ豊富なグラファイト窒化物（S-NV-C3N4）材料をモデルとして設計すると、超薄型2D炭素ニトリドナノシートの強磁性を強化することにより、局所的な電子偏光を促進する戦略を提案します。 硫黄の導入は、局所的な強磁性結合をさらに促進し、それにより長距離強磁性秩序を誘導し、電子界面輸送を加速させます。一方、硫黄原子のハイブリダイゼーションは、単位構造の対称性と完全性を破壊し、活性部位での電子濃縮と刺激電子非局在化を促進します。この最適化により、 *ooh脱着が促進され、過酸化水素（H2O2）の産生のための好ましい運動経路が提供されます。その結果、S-NV-C3N4は高い選択性（> 95％）を示し、300時間以上の連続電解中に4374.8 ppmに近づく優れたH2O2生産率を達成します。理論的計算と現場分光法によれば、ORTHO-S構成は、炭素活性中心で強磁性摂動を提供し、触媒プロセス中のOOH*吸着を最適化する電子非局在化につながる可能性があります。

For the 2D metal-free carbon catalysts, the atomic coplanar architecture enables a large number of pz orbitals to overlap laterally, thus forming π-electron delocalization, and the delocalization degree of the central atom dominates the catalytic activity. Herein, designing sulfur-doped defect-rich graphitic carbon nitride (S-Nv-C3N4) materials as a model, we propose a strategy to promote localized electron polarization by enhancing the ferromagnetism of ultra-thin 2D carbon nitride nanosheets. The introduction of sulfur (S) further promotes localized ferromagnetic coupling, thereby inducing long-range ferromagnetic ordering and accelerating the electron interface transport. Meanwhile, the hybridization of sulfur atoms breaks the symmetry and integrity of the unit structure, promotes electron enrichment and stimulating electron delocalization at the active site. This optimization enhances the *OOH desorption, providing a favorable kinetic pathway for the production of hydrogen peroxide (H2O2). Consequently, S-Nv-C3N4 exhibits high selectivity (>95%) and achieves a superb H2O2 production rate, approaching 4374.8 ppm during continuous electrolysis over 300-hour. According to theoretical calculation and in-situ spectroscopy, the ortho-S configuration can provide ferromagnetic perturbation in carbon active centers, leading to the electron delocalization, which optimizes the OOH* adsorption during the catalytic process.